地-电离层波导中甚低频波昼夜过渡期特性研究.pdf

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1、通镌电．潦术2014年7月25Et第31卷第4期TelecomPowerTechnologyJuly25，2014，Vo1．31No．4文章编号：1009—3664(2014)04—0043—03地一电离层波导中甚低频波昼夜过渡期特性研究姜涛(海军工程大学，湖北武汉430030)摘要：建立了地一电离层波导中甚低频电磁波在昼夜过渡期的传播模型，导出了计算昼夜过渡期接收点场强幅度与传播相位的理论公式，分析了季节的改变，白天和黑夜的长短等因素对其产生的影响。理论分析结果表明，接收点的相位昼夜变化近似于一个梯形，其中过渡期的变化即为两

2、个斜边，对应的场强幅度变化出现相应的极大与极小值，而模转换干涉相位偏差即为叠加于斜边上的起伏。实验测试结果证实了理论公式的正确性。关键词：甚低频通信；地一电离层波导；昼夜过渡期；模转换干涉中图分类号：TN011文献标识码：StudyonDay-to—NightTransitionCharacteristicsofVLFRadioWaveinEarth-IonosphericWaveguideJIANGTao(NavyUniversityofEngineering，Wuhan430030，China)Abstract：T]hem

3、odelofverylowfrequency(VLF)radiowavespropagatinginearth-ionosphericwaveguideduringtheday-to-nighttransitionperiodwasbuilt．Theoreticalformulastocomputethefieldintensityandphaseofthereceiveantennawerederived．Theresearchidentifiedtherolesplayedbythevariouscontributingf

4、actorssuchasseasonalternation，differenceofdiurnalhoursandnocturnalhours，etc．Theoreticalanalysesshowthatthephasediurnalvariationsformatrapezoidappmximatively，andthetWOhypotenusesrepresentthevariationsoftheday-to-nighttransitionalstage．Thecorrespondingvariationsofthef

5、ieldamplitudere—presentthemaximumandminimumvalues，andthefluctuationsoverlaidonthehypotenusesarethephasedeviationsofmodeshiftinterference．Thepredictedresultsagreewellwithexperimentallymeasuredcurves．Keywords：VLFcommunications；earth-ionosphericwaveguide；day-to-nighttr

6、ansition；modeshiftinterference0引言1昼夜过渡期辐射场幅度相位变化特性甚低频电磁波(3kHz~30kHz)波长较长，在地在不失一般性情况下，假定甚低频发射天线在接面与电离层都具有良好的反射特性，并且这两个反射收天线的西方，发射点处于黑夜，接收点已经黎明，如壁之间的距离与电波波长可比拟。电波在地面与电离图1所示。层之间被来回多次反射，被两个反射壁引导向前传播，形成“地一电离层波导”甚低频电磁波传播模式[1]。／／—}＼“地一电离层波导”中甚低频电磁波信号传播损耗黑夜：白天小，信号的幅度与相位稳定，并

7、能渗透人一定深度的土壤和海水，能被水下或地下的接收设备接收，适于潜艇通信和导航_3]。由于甚低频通信距离极远(数千公图1昼夜过渡期示意图里)，发射天线与接收天线分别位于黑夜与白天两种状若接收点与发射点之间的大圆距离为z，从发射态，甚低频波在地一电离层波导中传播时，其传播路径点至昼夜分界线的大圆距离为，则接收点至日出线上的电离层等效高度在昼夜分界线处将有明显改的距离X。=．／7—37。在波导中对应于白天和黑夜两种变_4]。由于地球的自转，昼夜分界线是随时间移动的，状态的参数，分别以上下标D和N表示。则接收点地因此在昼夜过渡期，接

8、收点的幅度与相位将出现一种面上的电场可表示为[4]：有规律的起伏变化。Er=一a(sin／a)“(l＼—2l⋯n：lm：'~1NDN，·⋯r1、exp[ik(13TMxN+13~XD)]收稿日期：2014—03—20式中，P为发射天线输人功率(单位：kW)；a为地球基金项目：